UN ECE-Luftreinhaltekon-vention - Task Force on Reactive Nitrogen 79/2011 - Systematische Kosten-Nutzen-Analyse von Minder-ungsmaßnahmen für ...
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TEXTE 79/2011 UN ECE-Luftreinhaltekon- vention - Task Force on Reactive Nitrogen Systematische Kosten-Nutzen-Analyse von Minder- ungsmaßnahmen für Ammoniakemissionen in der Landwirtschaft für nationale Kostenabschätzungen
| TEXTE | 79/2011 BUNDESMINISTERIUM FÜR UMWELT,NATURSCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT – INTERNATIONALE ZUSAMMENARBEIT AUF DEM UMWELTGEBIET Forschungskennzahl 312 01 287 UBA-FB 001527 UN ECE-Luftreinhaltekonvention – Task Force on Reactive Nitrogen Systematische Kosten-Nutzen-Analyse von Minderungsmaßnahmen für Ammoniakemis- sionen in der Landwirtschaft für nationale Kostenabschätzungen von Helmut Döhler (Projektleitung) Brigitte Eurich-Menden Regina Rößler Robert Vandré Sebastian Wulf Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft (KTBL) e.V. Im Auftrag des Umweltbundesamtes UMWELTBUNDESAMT
Diese Publikation ist ausschließlich als Download unter
http://www.uba.de/uba-info-medien/4206.html
verfügbar. Hier finden Sie auch eine englische Version.
Die in der Studie geäußerten Ansichten
und Meinungen müssen nicht mit denen des
Herausgebers übereinstimmen.
ISSN 1862-4804
Durchführung Kuratorium für Technik und Bauwesen
der Studie: in der Landwirtschaft (KTBL) e.V.
Bartningstraße 49
64289 Darmstadt
Abschlussdatum: Juni 2011
Herausgeber: Umweltbundesamt
Wörlitzer Platz 1
06844 Dessau-Roßlau
Tel.: 0340/2103-0
Telefax: 0340/2103 2285
E-Mail: info@umweltbundesamt.de
Internet: http://www.umweltbundesamt.de
http://fuer-mensch-und-umwelt.de/
Redaktion: Fachgebiet II 4.3-D Wirkungen von Luftverunreinigungen auf terrestrische
Ökosysteme
Gabriele Wechsung
Dessau-Roßlau, November 2011Berichts-Kennblatt
1. Berichtsnummer 2. 3.
UBA-FB 001527
4. Titel des Berichts
Systematische Kosten-Nutzen-Analyse von Minderungsmaßnahmen für Ammoniakemissionen in der
Landwirtschaft für nationale Kostenabschätzungen
5. Autor(en), Name(n), Vorname(n) 8. Abschlussdatum
Döhler Helmut, Eurich-Menden Brigitte, Rößler Regina, Vandré 30.4.2011
Robert, Wulf Sebastian
6. Durchführende Institution (Name, Anschrift) 9. Veröffentlichungsdatum
Kuratorium für Technik und Bauwesen 11/2011
in der Landwirtschaft (KTBL) e.V. 10. UFOPLAN-Nr.
Bartningstraße 49 FKZ 312 01 287
64289 Darmstadt
11. Seitenzahl
7. Fördernde Institution (Name, Anschrift) 36
Umweltbundesamt, Postfach 14 06, 06813 Dessau-Roßlau 12. Literaturangaben
17
13. Tabellen und Diagramme
20
14. Abbildungen
14
15. Zusätzliche Angaben
16. Zusammenfassung
Im Rahmen des Vorhabens wurde die Methodik zur Ermittlung der Kosten zur Minderung von land-
wirtschaftlichen Ammoniakemissionen aktualisiert und die Kosten ausgewählter, für Deutschland ge-
eigneter und repräsentativer Minderungsmaßnahmen neu berechnet. Die Minderungskosten werden
aus dem Verhältnis der Mehrkosten für die Minderungsmaßnahme und der Minderemission im Ver-
gleich zu einem Referenzsystem ermittelt.
Durch die proteinangepasste Fütterung in der Schweinemast sinken in der Regel die Futterkosten, so
dass negative Minderungskosten entstehen (-3,5 bis -13,5 €/kg NH3 je nach Referenzsystem).
Schweinemast in Außenklimaställen verursacht im Vergleich zu zwangsbelüfteten Ställen Minde-
rungskosten von 9,2 €/kg NH3. Dieser Betrag kann jedoch nicht immer alleine der Ammoniak-
Emissionsminderung zugerechnet werden (Allokation), da Außenklimaställe in der Regel zur Verbes-
serung des Tierwohls und der Tiergesundheit errichtet werden. Ein- und mehrstufige Abluftreinigung
in zwangsbelüfteten Schweinemastställen sind eine technisch effektive, aber kostenintensive Minde-
rungsmaßnahme (4,6-8,6 €/kg NH3).
Bei festen Abdeckungen von Schweinegüllelagern (Betondecke, Zelt) mit hohem Investitionsbedarf,
jedoch langer Haltbarkeit entstehen moderate Minderungskosten (1,1-2,5 €/kg NH3). Schwimmende
Abdeckungen (Folien, Perlite….) sind mit Minderungskosten von 0,3 bis 0,9 €/kg NH3 (Schweinegül-le) annähernd kostenneutral, wenn der Düngerwert des konservierten Stickstoffs eingerechnet wird.
Bei Rindergülle sind die Minderungskosten der Abdeckung von Güllebehältern erheblich höher, da
die natürliche Schwimmdecke die Emissionen per se verringert (1,3 bis 12 €/kg NH3).
Bei der Ausbringung von Rinder- und Schweinegülle ist bei geringen jährlichen Verfahrensleistungen
3
(1000-3000 m /a) nur die absetzige Einarbeitung kosteneffektiv (0,6-0,8 €/kg NH3). Bei hohen Verfah-
rensleistungen und geteilten Ausbringverfahren kann die direkte Einarbeitung noch effektiver sein
(0,4-0,5 €/kg NH3). Bei hohen Verfahrensleistungen liegen die Kosten der Emissionsminderung für
die Minderungsmaßnahmen Schleppschlauch, Schleppschuh, Schlitztechnik und Güllegrubber nur
noch bei 0,3 bis 0,5 €/kg NH3 und sind bei Einbeziehung des Düngerwertes kostenneutral.
Für die Einarbeitung und Urease-Hemmung bei der Harnstoffdüngeranwendung wurden hohe bzw.
moderate Minderungskosten ermittelt (3,6-5,7 bzw. 0,5-1,1 €/kg NH3). Allerdings besteht eine hohe
Unsicherheit bezüglich der tatsächlichen Emissionen aus Harnstoff.
Die Berechnungen wurden jeweils isoliert für einzelne Verfahrensschritte der tierischen Erzeugung
(Fütterung, Stall, Lager, Ausbringung) durchgeführt. Die Emissionsminderung in einem Verfahrens-
schritt beeinflusst die Menge des Stickstoffs in den darauf Folgenden. Dieser Zusammenhang wird
mit Minderungseffekten und Minderungskosten exemplarisch für ein Schweinemastverfahren darge-
stellt.
17. Schlagwörter
Ammoniak, Emissionen, Minderungskosten, Tierhaltung, Wirtschaftsdünger, Harnstoff, Schweinegül-
le, Rindergülle, Fütterung, Stall, Lagerung, Ausbringung
18. Preis 19. 20.Report Cover Sheet
1. Report No. 2. 3.
UBA-FB 001527
4. Report Title
Systematic Cost-Benefit Analysis of Mitigation Measures for Agricultural Ammonia Emissions, Sup-
porting National Costing Analysis
5. Author(s), Family Name(s), First Name(s) 8. Report Date
Döhler Helmut, Eurich-Menden Brigitte, Rößler Regina, Vandré 30.4.2011
Robert, Wulf Sebastian
9. Publication Date
6. Performing Organisation (Name, Address) 11/2011
Association for Technology and Structures in Agriculture (KTBL) 10. UFOPLAN-Ref. No.
Bartningstraße 49 FKZ 312 01 287
D-64289 Darmstadt 11. No. of Pages
Germany 34
7. Funding Agency (Name, Address)
Umweltbundesamt (Federal Environmental Agency) 12. No. of Reference
Postfach 14 06, 06813 Dessau-Roßlau 17
13. No. of Tables, Diagrams
20
14. No. of Figures
14
15. Supplementary Notes
16. Abstract
In this project, the methods for the determination of the expenses for the reduction of agricultural
ammonia emissions were updated, and the costs of selected, representative mitigation measures
suitable for Germany´s agriculture were newly calculated. The reduction costs are determined based
on the ratio of the extra costs for the reduction measure and the emission reduction in comparison
with a reference system.
Protein-adapted feeding in pig fattening generally leads to lower expenses for feedstuff, which pro-
vides negative reduction costs (- € 3.5 to - € 13.5 per kg of NH3 depending on the reference system).
Pig fattening in naturally ventilated housing causes reduction costs of € 9.2 per kg of NH3 as com-
pared with forced-ventilated animal houses. However, this amount cannot always be exclusively attri-
buted to ammonia emission reduction (allocation) because naturally ventilated houses are generally
built for the improvement of animal welfare and animal health. Single and multiple-stage air purifica-
tion techniques in forced-ventilated pig fattening houses are a technically efficient, though cost-intensive reduction measure (€ 4,6 - € 8,6 per kg of NH3).
Solid covers for pig slurry stores (concrete ceiling, tent) are characterized by high investment ex-
penses and a long service life causes moderate reduction costs (€ 1.1 - € 2.5 per kg of NH3). Floating
covers (plastic sheet, granules) are almost cost-neutral given reduction costs of € 0.3 to € 0.9 per kg
of NH3 (pig slurry) if the fertilizer value of the conserved nitrogen is included in the calculation. Cattle
slurry requires significantly higher extra costs for the covering of slurry stores because the natural
floating cover itself reduces emissions (€ 1.3 to € 12 per kg of NH3).
If annual spreading performances are low (1,000 to 3,000 m³/a), only promptly incorporation of cattle
and pig slurry is cost-effective. If spreading performances are high, the costs of emission reduction for
the techniques trailing hose, trailing shoe, slot injector, and slurry cultivator only range between € 0.3
and € 0.5 per kg of NH3. In this case these techniques are cost-neutral if the fertilizer value is consi-
dered.
High or moderate mitigation costs (€ 3.6 - € 5.7 and € 0.5 - € 1.1 per kg of NH3) were determined for
incorporation and urease inhibition during urea fertilizer application. However, there is great insecurity
with regard to actual emissions from urea.
The calculations were carried out separately for individual operation steps in animal production (feed-
ing, animal house, store, spreading). Emission reduction in one operation step influences the quantity
of nitrogen in the following steps. This context including reduction effects and reduction costs is
shown using a pig fattening technique as an example
17. Keywords
Ammonia, emissions, mitigation costs, livestock housing, animal manure, urea, pig slurry, cattle
slurry, feeding, animal house, storage, distribution
18. Price 19. 20.UBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 1
Inhalt
1 EINLEITUNG ...........................................................................................................................................2
2 AMMONIAKMINDERUNGSMAßNAHMEN IN DER LANDWIRTSCHAFT ...........................................2
2.1 FÜTTERUNG .......................................................................................................................................3
2.2 HALTUNG ...........................................................................................................................................3
2.3 W IRTSCHAFTSDÜNGERLAGERUNG .......................................................................................................4
2.4 W IRTSCHAFTSDÜNGERAUSBRINGUNG..................................................................................................5
2.5 HARNSTOFF ALS STICKSTOFFDÜNGER .................................................................................................7
3 METHODIK .............................................................................................................................................7
3.1 ZIELSETZUNG UND ANFORDERUNGEN ..................................................................................................7
3.2 ANWENDUNGSBEREICH, VORGEHEN UND SYSTEMGRENZEN .................................................................8
3.3 KOSTEN .............................................................................................................................................8
3.4 AMMONIAK-EMISSIONSMINDERUNG ......................................................................................................9
4 MINDERUNGSKOSTEN: FÜTTERUNG ............................................................................................. 10
4.1 TECHNISCHE BESCHREIBUNG DER VERFAHREN................................................................................. 11
4.2 STICKSTOFFAUSSCHEIDUNGEN UND EMISSIONSFAKTOREN ................................................................ 14
4.3 KOSTEN DER FÜTTERUNG UND EMISSIONSMINDERUNG...................................................................... 15
5 MINDERUNGSKOSTEN: HALTUNG .................................................................................................. 16
5.1 TECHNISCHE BESCHREIBUNG DER VERFAHREN................................................................................. 17
5.2 KOSTEN DER HALTUNG UND DER EMISSIONSMINDERUNG................................................................... 17
5.3 SENSITIVITÄTEN DER BERECHNUNG.................................................................................................. 18
6 MINDERUNGSKOSTEN: ABLUFTREINIGUNG ................................................................................ 18
6.1 TECHNISCHE BESCHREIBUNG DER VERFAHREN................................................................................. 19
6.2 KOSTEN DER ABLUFTREINIGUNG UND DER EMISSIONSMINDERUNG ..................................................... 20
6.3 SENSITIVITÄTEN DER BERECHNUNG.................................................................................................. 21
7 MINDERUNGSKOSTEN: GÜLLELAGERUNG................................................................................... 22
7.1 TECHNISCHE BESCHREIBUNG DER VERFAHREN................................................................................. 23
7.2 EMISSIONSMINDERUNG UND DÜNGERWERT ...................................................................................... 24
7.3 KOSTEN DER LAGERABDECKUNG UND DER EMISSIONSMINDERUNG .................................................... 25
7.4 SENSITIVITÄTEN DER BERECHNUNG.................................................................................................. 27
8 MINDERUNGSKOSTEN: GÜLLEAUSBRINGUNG ............................................................................ 28
8.1 TECHNISCHE BESCHREIBUNG DER VERFAHREN................................................................................. 29
8.2 EMISSIONSMINDERUNG UND DÜNGERWERT ...................................................................................... 31
8.3 KOSTEN DER AUSBRINGUNG UND DER EMISSIONSMINDERUNG ........................................................... 32
9 MINDERUNGSKOSTEN: HARNSTOFF ............................................................................................. 34
9.1 VERFAHREN .................................................................................................................................... 34
9.2 MINDERUNGSKOSTEN ...................................................................................................................... 34
10 MINDERUNGSKOSTEN IN DER VERFAHRENSKETTE ............................................................... 35
11 LITERATUR ..................................................................................................................................... 37UBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 2 1 Einleitung Mit der Unterzeichnung des Göteborg-Protokolls 1999 und der NEC-Richtlinie 2001/81/EG des Europäi- schen Parlaments und Rates in 2001 hat sich Deutschland dazu verpflichtet, eine nationale Höchstgrenze für die Emissionen von Ammoniak (NH3) von 550 kt pro Jahr einzuhalten und ab dem Jahr 2010 nicht mehr zu überschreiten. Die aktuelle Prognose geht jedoch davon aus, dass diese Emissionshöchstgrenze ohne zusätzliche Maßnahmen zur Minderung von Ammoniakemissionen nicht unterschritten werden kann (OSTERBURG et al., 2010). Für die Minderung von Ammoniakemissionen steht ein breites Spektrum an Maßnahmen im Bereich der Tierhaltung und der Wirtschaftsdüngerlagerung und -ausbringung zur Verfü- gung. Diese sind in Hinblick auf ihre Eignung, Wirksamkeit und Kosten sehr unterschiedlich zu bewerten. In Anlehnung an das UN/ECE Guidance Document und Anhang XI des Göteborg-Protokolls wurde eine Übersicht über Maßnahmen, ihr Minderungspotenzial und ihre Eignung erstellt (Kapitel 2). Die Berechnung von Minderungskosten gehört nicht zu den Berichtspflichten der Vertragsstaaten, ist je- doch für volks- und betriebswirtschaftliche Aspekte im Rahmen von nationalen und internationalen Szena- rien für die Politikberatung essentiell. Die letzten nationalen Berechnungen von Kosten für die Minderung von Ammoniakemissionen wurden im UBA/BMELV Vorhaben 1999 – 2002 vom KTBL durchgeführt. Die Methodik war jedoch nicht mit internationalen Gremien abgestimmt und stützte sich in vielen Bereichen auf Schätzungen. Somit sind die Ergebnisse bisher nicht mit denen anderer Vertragsstaaten vergleichbar. Ziel des o.g. Vorhabens ist es, die Methodik zur Ermittlung von Minderungskosten gemäß internationaler Abstimmung (EUROPEAN COMMISSION, 2003, UN/ECE, 2007) zu aktualisieren, um die Transparenz und in- nere Konsistenz zu erhöhen und den Vergleich auf internationaler Ebene zu ermöglichen. Die Methodik beinhaltet neben Kostenberechnungen auch die Berechnung von Nutzen-Effekten (z. B. Einsparung von Düngemitteln, Futtermitteln oder Arbeitsgängen) (Kapitel 3). Die Kosten für ausgewählte, für Deutschland geeignete Maßnahmen zur Minderung von Ammoniakemis- sionen in den Aktivitätsbereichen Fütterung, Stall, Lager und Ausbringung wurden mithilfe der entwickel- ten Methodik neu berechnet. Die aktuellen Minderungskosten und eine kurze technische Beschreibung der Minderungsmaßnahmen sind in den folgenden Kapiteln dargestellt. Je früher in der Verfahrenskette eine Minderung von Ammoniakemissionen erfolgt, desto höher können Verluste in den nachfolgenden Stufen der Verfahrenskette ausfallen. So führt z.B. die Minderung von NH3- Verlusten im Stall zu einem erhöhten Gehalt an Ammoniumstickstoff (NH4-N) im Lager und damit zu ei- nem erhöhten Verlustrisiko in dieser Verfahrensstufe. Ohne weitere Minderungsmaßnahmen beim Lager, z.B. durch eine Abdeckung des Güllelagers mit Schwimmfolie, gehen im Stall konservierte N-Mengen da- her teilweise nachträglich verloren. Umgekehrt ist eine Investition in eine emissionsmindernde Gülleausbringungstechnik dann besonders effizient, wenn bereits bei der Güllelagerung Minderungsmaß- nahmen ergriffen wurden, da die Gülle dann mehr NH4-N enthält. Daher ist es wichtig, die Wirksamkeit und Effizienz von Minderungsmaßnahmen für die gesamte Verfahrenskette zu betrachten. Für ausgewähl- te Kombinationen einzelner Verfahrensstufen wurde dies in Kapitel 10 geprüft. 2 Ammoniakminderungsmaßnahmen in der Landwirtschaft Im Rahmen dieses Vorhabens werden verfahrenstechnische und organisatorische Maßnahmen für die Minderung von Ammoniakemissionen aus der Tierhaltung sowie bei der Anwendung von Harnstoffdünger betrachtet. In Anlehnung an das UN/ECE Guidance Document, Anhang IX des Göteborg-Protokolls und das BVT- Referenzdokument (BREF) „Intensive Rearing of Poultry and Pigs“ (European Commission 2003) werden in Tabelle 1 die wichtigsten Maßnahmen im Bereich der Tierhaltung aufgelistet und bezüglich ihrer Wirk- samkeit und Eignung für die Praxis beurteilt.
UBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 3 2.1 Fütterung Die Höhe der Stickstoffausscheidungen über Kot und Harn hängt linear von der Aufnahme von Stickstoff (Rohprotein) mit der Nahrung ab. Etwa 65 % des aufgenommenen Stickstoffs werden bei Schweinen nicht für den Ansatz verwertet und ausgeschieden. Durch eine bedarfsgerechte Fütterung kann eine Überver- sorgung der Tiere mit Rohprotein verringert und somit die Stickstoffausscheidungen und Ammoniakemis- sionen reduziert werden. Eine Anpassung der Rohproteinversorgung an den Bedarf der Tiere während der Mast ermöglicht die Mehrphasenfütterung. Durch die Zulage von Lysin und ggf. anderer essentieller Aminosäuren ist es möglich, den Rohproteingehalt im Futter noch weiter zu reduzieren, ohne Leistungs- einbußen (Wachstum, Schlachtkörperqualität, Fleischbeschaffenheit) bei den Tieren in Kauf nehmen zu müssen. Für die Mehrphasenfütterung sprechen neben Umwelt- auch Kosten- und Tiergesundheitsgrün- de. Durch die Reduzierung des Rohproteingehalts von der Anfangs- bis zur Endmast werden Futterkosten eingespart. Die Höhe der Einsparung hängt vom Umfang des Aminosäureinsatzes und dem Marktpreis der Futtermittelkomponenten ab. Die Reduzierung des Rohproteingehalts erfolgt über eine Reduzierung des Anteils teurer Eiweißkomponenten (Sojaextraktionsschrot) im Endmastfutter, das ca. zwei Drittel des Futters in der gesamten Mast ausmacht. Bei der Multiphasenfütterung negativ zu bewerten sind ein höhe- rer technischer und organisatorischer Aufwand. 2.2 Haltung Verfahrensauswahl Voraussetzung für die Berechnung von NH3-Minderungskosten sind ausreichende Datengrundlagen. Min- derungsmaßnahmen in der Rinder- und Legehennenhaltung müssen aus diesem Grund zunächst zurück- gestellt werden. In beiden Bereichen fehlen gesicherte Ergebnisse zu den Auswirkungen verschiedener Haltungsformen auf die Ammoniakemissionen. Die Höhe der zu realisierenden Ammoniak- Emissionsminderung durch den Bau emissionsarmer Ställe hängt im Wesentlichen von der Art der beste- henden Haltungssysteme ab. In Deutschland findet bei Rindern und Geflügel eine Entwicklung von bisher verbreiteten emissionsarmen Haltungssystemen hin zu Haltungsformen mit höheren Ammoniakemissio- nen statt. Bei Milchvieh ist der Laufstall am weitesten verbreitet, während die emissionsarme Haltungs- form der Anbindehaltung aus Gründen des Tierschutzes weiter an Bedeutung verliert. Die konventionelle Käfighaltung von Geflügel ist in Deutschland seit Anfang 2010 verboten, was zu Veränderungen in der Haltungsstruktur bei den Legehennen geführt hat. Die Nutzung ausgestalteter Käfige, die nach europäi- schem Recht unbefristet möglich ist, ist in Deutschland nur noch befristet in bestehenden Anlagen erlaubt. Solche Käfige sind jedoch im „Leitfaden über Techniken zur Vermeidung und Verringerung von Ammoni- akemissionen“ der UNECE als Referenzsystem für die Bewertung von Verfahren definiert. Schweinemast: Außenklimastall Für Außenklimaställe sind wärmegedämmte oder eingestreute Liege- und Ruhebereiche charakteristisch. Außenklimaställe werden mit Ausnahme des Tiefstreustalls gegenüber zwangsgelüfteten Ställen mit Voll- spaltenboden als emissionsärmer eingestuft, da die geringeren Temperaturen im Außenklimastall zu ei- nem verringerten Ammoniakemissionspotenzial führen (Minderung ca. 35 %). Auch im Hinblick auf den Energiebedarf sind Außenklimaställe günstiger zu bewerten als zwangsgelüftete Ställe, da auf Lüftung und Heizung verzichtet werden kann. Negativ zu bewerten sind ein höherer Arbeitsaufwand durch er- schwerte Reinigungs- und Desinfektionsmöglichkeiten und ein größerer Reparaturbedarf. Außenklimastäl- le sind nur als Neubau zu realisieren. Motivation für den Bau ist in der Regel das Tierwohl.
UBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 4 Abluftreinigung Abluftreinigungsanlagen stellen eine End-of-Pipe-Technik für die Minderung von Ammoniakemissionen dar. Sie sind im UN/ECE Guidance Document als Kategorie-1-Maßnahme definiert, gehören jedoch bisher nicht zum Stand der Technik emissionsarmer Tierhaltungssysteme (EUROPEAN COMMISSION, 2003). Angeboten werden Biofilter, Rieselbettreaktoren (Bio-Wäscher), Chemo-Wäscher und kombinierte Verfah- ren (zwei oder drei-stufig). Für die einstreulose Schweinehaltung wurden bislang ein Biofiltersystem, drei Rieselbettreaktoren und jeweils zwei zwei- und dreistufige Anlagen nach dem Cloppenburg-Leitfaden bzw. dem DLG-Prüfrahmen zertifiziert. Ein weiterer, einstufiger Chemo-Wäscher mit Vorbedüsung bestand den DLG-Signum-Test in der Kurzzeit-Geflügelmast mit Einstreu. Biofilter werden hauptsächlich für die Ge- ruchsminderung eingesetzt und nach den Prüfkriterien der DLG zur alleinigen Ammoniakabscheidung in der Tierhaltung als nicht geeignet eingestuft. Für die Kostenberechnungen wurden daher Rieselbettreak- toren und mehrstufige Anlagen berücksichtigt. Das Minderungspotenzial von Rieselbettreaktoren liegt bei 70 %, während das von mehrstufigen Anlagen bei 90 % und darüber liegen kann. Die Wirksamkeit der NH3-Abscheidung ist abhängig von einer regel- mäßigen Wartung der Anlagen, was die fixen Anlagenkosten erhöht. Bei Einsatz von Säure zur pH- Regulierung ist ein zusätzliches Lager für das säurehaltige Waschwasser notwendig. Direkt vor der Aus- bringung kann das Waschwasser mit der Gülle vermischt werden. Durch die Erhöhung der auszubringen- den Güllemenge steigen die Ausbringkosten. Die Abluftreinigung ist grundsätzlich nur bei Ställen mit Zwangslüftung einsetzbar, da die Abluft aus den Ställen gesammelt und mit Ventilatoren durch die Reinigungsanlage geleitet werden muss. Haltungsver- fahren mit freier Lüftung, wie offene Laufställe für Rinder, lassen sich nicht mit einem Abluftfilter ausrüs- ten. Hauptanwendungsbereich ist daher die Schweinehaltung. Für die Geflügelhaltung bestehen noch kaum Praxiserfahrungen, hier bestehen vor allem Probleme mit der hohen Staubbelastung, die einen dauerhaften Betrieb von Abluftreinigungsanlagen erschwert. Abluftreinigungsanlagen lassen sich bei Neubauten und als Nachrüstungen realisieren und sind mit hohen Investitionskosten verbunden. In der Praxis werden Abluftreinigungsanlagen daher häufig nur gebaut, wenn andere Maßnahmen, z.B. Fütte- rung und Entmistung, nicht ausreichen, um den Immissionsschutz zu gewährleisten. 2.3 Wirtschaftsdüngerlagerung Ammoniakverluste aus Güllelagern können durch eine Abdeckung offener Lager minimiert werden. Es wird zwischen natürlichen und künstlichen Abdeckungen unterschieden. Die einfachste und kostengünstigste Form der Güllelagerabdeckung sind natürliche Schwimmdecken. Diese bilden sich hauptsächlich auf Rindergülle, aber auch bei faser- und trockensubstanzreicher Schwei- negülle. Das Minderungspotenzial liegt bei Rindergülle zwischen 30 und 80 % und bei Schweinegülle zwi- schen 20 und 70 %. Ein höherer Minderungseffekt von bis zu 90 % wird durch eine künstliche Abdeckung mit Strohhäck- seln realisiert. Die Strohdecke muss jedoch mindestens 10 cm mächtig sein. Die Wirksamkeit beider Ab- deckungsvarianten (natürliche Schwimmdecke und Strohhäcksel) ist bei Betrieben mit häufiger Gülleausbringung eingeschränkt, da die natürliche Schwimmdecke bzw. die Strohschicht beim Aufrühren der Gülle zwischenzeitlich oder dauerhaft verloren gehen. Strohdecken müssen nach dem Aufrühren er- neuert werden. Materialverluste sind bei Granulaten geringer als beim Stroh. Sie schwimmen kurze Zeit nach dem Rüh- ren der Gülle wieder auf und werden daher nur zu einem geringen Maß mit ausgebracht. Ein Ausgleich des Materialverlustes ist jedoch auch hier notwendig. Emissionsverluste werden um 80 bis 90 Prozent gemindert. Schwimmfolien weisen ebenfalls ein Minderungspotenzial von 80 bis 90 % auf. Ihr Vorteil liegt in einem geringen Wartungsaufwand. Niederschlagswasser muss in die unterliegende Gülle abgeleitet oder abge- pumpt werden.
UBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 5 Das höchste Minderungspotenzial mit bis zu 95 % haben Schwimmkörper und feste Abdeckungen wie eine Betondecke, ein Zeltdach oder eine Abdeckung aus Kunststoff. Schwimmkörper sind jedoch nur für flüssige Schweinegülle ohne natürliche Schwimmdecke geeignet. Beim Rühren und Ansaugen der Gülle muss darauf geachtet werden, dass Schwimmkörper nicht mit angesaugt werden, um Verluste, Verstop- fungen und Beschädigungen zu vermeiden. Feste Abdeckungen haben die längste Lebensdauer mit ge- ringem Wartungsaufwand. Ein weiterer Vorteil gegenüber anderen Abdeckungsarten ist, dass der Eintrag von Regenwasser verhindert wird. Ein Zeltdach ist jedoch aufgrund der statischen Belastung nicht für alle Güllebehälter geeignet. 2.4 Wirtschaftsdüngerausbringung Ammoniakverluste bei der Ausbringung von Wirtschaftsdüngern können durch Einsatz emissionsmindern- der Techniken und organisatorische Maßnahmen gesenkt werden. Stand der Technik sind neben dem herkömmlichen Breitverteiler auch Schleppschlauch- und Schleppschuhverteiler sowie Schlitztechniken. Die Maßnahmen zielen dabei auf eine Reduzierung der emittierenden Oberfläche und eine Verkürzung der Verweilzeit der Gülle auf dem Boden ab. Beim Schleppschlauch wird die Gülle durch Schläuche in Streifen auf dem Boden abgelegt. Die NH3- Verluste können gegenüber dem Breitverteiler ohne direkte Einarbeitung besonders in wachsenden Pflan- zenbeständen und bei Ausbringung dünnflüssiger Gülle verringert werden. Die Wirkung bei hoher Tro- ckenmasse ist gering, da die Güllestreifen eintrocknen können, ohne in den Boden einzudringen. Der Schleppschuhverteiler ist eine Weiterentwicklung des Schleppschlauchs zur Anwendung auf dem Grünland. Die Gülle wird auch hier über ein System von Schläuchen verteilt, an deren Ende jedoch eine „schuhförmige“ Verstärkung sitzt. Diese drückt den Pflanzenbestand zur Seite und verteilt die Gülle auf den Boden, wodurch Verschmutzungen des Pflanzenbestands verhindert und eine Einarbeitung in den oberen Bodenbereich (0-3 cm) ermöglicht werden. Wie beim Schleppschlauchverteiler ist das Minde- rungspotenzial für Schweinegülle größer als bei Rindergülle, da Schweinegülle fließfähiger ist. Schlitztechniken haben ein noch höheres Minderungspotenzial für Ammoniakverluste als Schlepp- schlauch- und Schleppschuhverteiler (Annahme: 60 % für Rinder- und Schweinegülle). Sie ist für die Aus- bringung auf Grünland und in wachsende Ackerkulturen geeignet. Durch die Applikation über Schlitz- scheiben, in die die Gülle ausgebracht wird, werden Verschmutzungen des Pflanzenbestandes vermie- den; jedoch wird hierdurch die Grasnarbe verletzt. Neuere Schlitztechniken versuchen dies durch eine fla- chere Schlitztiefe zu minimieren. Der Zugkraftbedarf bedingt geringere Arbeitsbreiten. Die Anwendbarkeit von Schleppschlauch- und Schleppschuhverteiler sowie Schlitztechniken wird durch eine geringe Hangtauglichkeit und Wendigkeit eingeschränkt. Das höchste Minderungspotenzial für NH3-Emissionen besitzt der Güllegrubber (90 %). Die hohe Minde- rung wird durch direkte Einarbeitung der Gülle in den Boden erreicht. Der Grubber ist nur für unbewachsene Flächen geeignet. Durch die direkte Bearbeitung des Bodens wird im Vergleich zu ande- ren Verfahren, die die Gülle nicht in den Boden absetzen, eine Zugmaschine mit größerer Leistung benö- tigt. Die Einarbeitung kann auch mit herkömmlichen Bodenbearbeitungsgeräten absetzig nach der Ausbrin- gung durchgeführt werden. Die Ausbringung erfolgt mit dem Breitverteiler, die Einarbeitung erfolgt kurz nach der Ausbringung. Die möglichst schnelle Einarbeitung ist umso wichtiger, je dickflüssiger die Gülle und je höher die Temperaturen sind. Bei Einarbeitung innerhalb von einer Stunde entspricht das Minde- rungspotenzial annähernd dem Güllegrubber. Es sinkt deutlich, wenn die Einarbeitung innerhalb von 4 Stunden nach Ausbringung erfolgt (70 bzw. 50 % für Schweine- und Rindergülle). Eine weitere Minderungsmaßnahme bei der Ausbringung ist das Verdünnen von Flüssigmist. Verglichen mit Schweinegülle hat Rindergülle einen höheren Trockensubstanzgehalt, wodurch die Fließfähigkeit der Gülle herabgesetzt ist. Dies verhindert ein schnelles Ablaufen der Gülle von Pflanzenteilen und ein schnelles Eindringen in den Boden. Durch Homogenisieren und Verdünnen kann die Fließfähigkeit von
UBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 6
Rindergülle erhöht und ein schnelleres Eindringen in den Boden gewährleistet werden. Die Schlagkraft
der Ausbringung wird mit der Verdünnung gemindert und die Kosten entsprechend erhöht.
Tabelle 1: Ammoniakminderungsmaßnahmen in der Tierhaltung
Ort der Referenz- Minderungsmaßnah- Tierart Minde- Wirksamkeit/
Emissions- system me rungs- Anwendbarkeit
minderung potenzial
(%)
Aminosäuresupplementierun
g notwendig, um Leistungs-
einbußen zu vermeiden; bei
Mehrphasenfütterung
Zwei- bzw. Dreiphasenfütte-
Einphasenfütterun (Zwei-, Drei- und Multi-
Fütterung Schwein 10-30 rung technischer Aufwand
g phasenfütterung) mit
gering, bei der Multiphasen-
Rohproteinanpassung
fütterung gesteigerter techni-
scher und organisatorischer
Aufwand, hohe Investitionen
Nur bei Neubau geeignet,
höherer Arbeitsaufwand
Zwangsgelüfteter
Außenklimastall Schwein 35 kompensiert durch geringe
Stall, Vollspalten
Energiekosten, Motivation
i.d.R. Tierwohl
Voraussetzung: Zentrale
Haltung Abluftführung. Zusätzlicher
Lagerbehälter bei Säureein-
Ohne Abluft- satz notwendig, höherer Aus-
Abluftreinigung Schwein 70-90
reinigung bringaufwand, Wirksamkeit
der NH3-Abscheidung ab-
hängig von Anlagentyp und
Wartung
Schwein 20-70 Verminderte Wirksamkeit in
Natürliche Schwimmde-
Betrieben mit häufiger
cke Rind 30-80 Gülleausbringung
Verminderte Wirksamkeit in
Schwein
Strohhäcksel 70-90 Betrieben mit häufiger
/ Rind
Gülleausbringung
Schwein Ausgleich von Materialverlus-
Granulate 80-90
/ Rind ten notwendig
Schwein
Offener Lagerbe- Schwimmfolie 80-90 Geringer Wartungsaufwand
Lagerung / Rind
hälter
Einsatz nur bei Schweinegül-
le ohne Schwimmdecke, be-
Schwimmkörper Schwein > 90 sondere Sorgfalt beim Ho-
mogenisieren und beim Ab-
saugen der Gülle erforderlich
Geringer Wartungsaufwand,
kein Regenwassereintrag,
Feste Abdeckung (Zelt- Schwein
85-95 längste Nutzungsdauer; nicht
dach, Beton, Kunststoff) / Rind
jeder Behälter für Zeltdach
geeignet (Statik)
Auf Grünland keine Verlet-
zung der Grasnarbe. Nur ge-
Schwein ringe Wirkung bei un-
Schleppschlauch 30/20
/ Rind bearbeiteten Boden und ho-
her Trockenmasse, geringe
Hangtauglichkeit
Ausbrin- Breitverteiler ohne Für wachsende Pflanzenbe-
gung Einarbeitung stände und Grünland, ver-
Schwein meidet Verschmutzungen des
Schleppschuh 50/40
/ Rind Pflanzenbestandes; Verlet-
zungen der Grasnarbe, ge-
ringe Hangtauglichkeit
Schwein Für wachsende Bestände
Schlitz (Scheiben) 60 und Grünland, keine Ver-
/ Rind
schmutzungen des Pflanzen-UBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 7
bestandes. Geringere Ar-
beitsbreiten (6 - 9 m), geringe
Hangtauglichkeit, Verletzun-
gen der Grasnarben möglich
Schwein Nicht für Grünland und wach-
Grubber 90
/ Rind sende Pflanzenbestände
Nicht für wachsende Bestän-
Vollständige Einarbei- Schwein
90 de, erhöhte Anforderungen
tung innerhalb 1 Stunde / Rind
an die Arbeitsorganisation
Vollständige Einarbei- Nicht für wachsende Bestän-
Schwein
tung innerhalb 4 70/50 de, Anforderungen an die Ar-
/ Rind
Stunden beitsorganisation
Zur besseren Infiltration bei
hoher TM, höhere Ausbring-
kosten durch verminderte
Verdünnung 1:1 Rind 50
Schlagkraft. Erhöhung des
Risikos von Bodenschäden
durch das Befahren
Quellen: DÖHLER ET AL. 2002; EURICH-MENDEN ET AL. 2011; IBK 2008
2.5 Harnstoff als Stickstoffdünger
Harnstoff ist bei der Anwendung von Mineraldüngern die bedeutendste Quelle für NH3-Emissionen. Harn-
stoff wird im Boden durch das Enzym Urease hydrolytisch zu Ammonium umgesetzt. Hierbei wird zugleich
der pH-Wert im Boden erhöht, dies fördert die NH3-Bildung und -Freisetzung. Wie bei den Wirtschaftsdün-
gern ist insbesondere die Einarbeitung des Harnstoffs in den Boden geeignet, um die NH3-Verluste zu
vermindern. Daneben kann der Einsatz von Ureaseinhibitoren wie z.B. N-(n-butyl)
Thiophosphorsäuretriamid (NBTPT, „Agrotain“) die Umsetzung des Harnstoffs verzögern und damit die In-
filtration in den Boden vor der Umsetzung fördern.
3 Methodik
3.1 Zielsetzung und Anforderungen
Die systematische Kostenanalyse von Maßnahmen zur Verringerung von Ammoniakemissionen dient der
nationalen und internationalen Abstimmung von Minderungsmaßnahmen. Damit die ermittelten Minde-
rungskosten als Basisdaten für diese Abstimmung valide sind, muss eine einheitliche Berechnungsme-
thodik zugrunde liegen, die den folgenden Anforderungen genügt (DÖHLER et al., 2002 S. 30 ff.):
- Praxisnähe: Die Berechnungen müssen wesentliche in der landwirtschaftlichen Praxis angewand-
te Verfahren abbilden.
- Universalität und Flexibilität: Die Methodik muss auf regional und nach Betriebstyp und -größe un-
terschiedliche Praktiken und Verfahren anwendbar sein. Die betrachteten Systemgrenzen müssen
gegebenenfalls erweiterbar sein, sodass alle für die NH3-Emissionen wesentlichen Verfahren und
ihre Kosten berücksichtigt werden.
- Transparenz: Einheitspreise, berücksichtigte Verfahrenskomponenten und Rechenwege müssen
explizit sein.
- Vergleichbarkeit: Randannahmen, Einheiten, Bezugsgrößen und Algorithmen müssen vereinheit-
licht werden, soweit die übrigen Forderungen dies zulassen.UBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 8 3.2 Anwendungsbereich, Vorgehen und Systemgrenzen Im Bereich der landwirtschaftlichen Tierhaltung werden bei der Ermittlung von Ammoniak- Minderungskosten die folgenden Verfahren berücksichtigt: Fütterung, Haltung, Lagerung und Ausbringung der Wirtschaftsdünger. Zu jedem Verfahren gehören spezifische Minderungsmaßnahmen (Kapitel 2). Die Minderungskosten wer- den als Maßnahmekosten pro Minderung der NH3-Emission bestimmt (€/kg NH3). Maßnahmekosten und Ammoniak-Emissionsminderung werden als Differenz zu den entsprechenden Werten des Verfahrens oh- ne Anwendung der Minderungsmaßnahme (Referenzsystem) bestimmt. Maßnahmekosten und Ammoni- akminderung werden je nach Verfahren pro Tier (Fütterung), pro Tierplatz (Haltung) oder pro Volumen bzw. Gewicht der wirtschaftseigenen Dünger (Lagerung) angegeben (European Commission, 2003, S. 330, Tab.7.7). Der Einfluss vorgeschalteter Verfahren auf die Minderungskosten des betrachteten Verfahrens kann über die Randannahmen integriert werden, zum Beispiel die je nach Fütterung anfallende NH4-N-Menge je Tierplatz bei der Berechnung der Minderungskosten von Maßnahmen zum Haltungsverfahren. Die Be- rechnungsmodelle sind so aufgebaut, dass Verfahrensketten abgebildet werden können. Dies bedeutet, dass die Höhe der NH4-N-Frachten und ggf. die Volumina an Gülle, die aus einer Verfahrens- oder Maß- nahmenkombination resultieren, als Eingangsgröße für das Folgeverfahren zur Verfügung stehen. 3.3 Kosten Zur Bestimmung der Minderungskosten werden als Maßnahmekosten sämtliche Mehraufwendungen ei- nes Betriebes, die mit einer Minderungsmaßnahme zusammenhängen, summiert. Da sich die Maßnahmekosten aus der Differenz der Verfahrenskosten ohne und mit der Anwendung der Maßnahme ergeben, müssen alle abweichenden Kostenpunkte auch für das Referenzsystem dargestellt werden. Wenn Verfahrensschritte neben der Ammoniakminderung weiteren Verfahrenszwecken dienen, müssen die Kosten anteilig den verschiedenen Zwecken zugerechnet werden (Allokation). Den Mehraufwendungen können Kosteneinsparungen, die sich aus der Maßnahme ergeben, gegenüber- stehen. Solche Minderkosten werden, soweit sie direkt durch die Maßnahme verursacht werden, geson- dert ausgewiesen. Sie werden jedoch nur dann mit den Mehraufwendungen verrechnet, wenn sie ursäch- lich mit der Ammoniakminderung zusammenhängen. Tabelle 2 listet die in Frage kommenden Kostenarten auf (UN/ECE, 2007, S.4, Tabelle 1; European Commission, 2003, S. 331, Tabelle 7.8).
UBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 9
Tabelle 2: Kostenkategorien bei der Berechnung der Maßnahmekosten auf Jahresbasis (€/a).
Kostenart Beispiele; Anmerkungen
A) Fixkosten
Investitionen: Zeitabhängige z. B. Chargenmischer für Futteranmischung, frei belüfteter Stall, Anlage
Abschreibung zur Abluftreinigung, Zeltdach für Güllelager, Güllegrubber; Lineare Ab-
schreibung des gebundenen Kapitals; Kapitalkosten (Lineare Abschrei-
bung plus Zinsen) können alternativ als regelmäßige Annuität berechnet
werden.
Zinskosten linear und konstant
Versicherung anteilig bezogen auf die Investition
Wartung, Gebäude- anteilig bezogen auf die Investition
Instandhaltung und -reparatur
B) Variable Kosten
Investitionen: Leistungsabhän- Anwendung bei Maschinen, deren Wertminderung bei hoher Jahresleis-
gige Abschreibung tung überwiegend durch Verschleiß bewirkt wird (z.B.
Gülleausbringungsgerät eines Lohnunternehmers), oder bei denen der
Einsatz für die Minderungsmaßnahme nur einen geringen Anteil der Jah-
resleistung ausmacht (z.B. Traktor)
Reparaturen nur bei Maschinen und Anlagen; Gebäudereparatur zählt zu den Fixkos-
ten; in der Regel anteilig bezogen auf die Investition
Arbeitskosten Änderungen durch gestiegenen/verminderten Arbeitskraftbedarf (z.B. zu-
sätzlicher Fahrer bei der absetzigen Gülleausbringung)
Betriebsstoffe und -mittel, z.B. Kraft- und Schmierstoffe für Maschinen; Mastfutter
Futtermittel
C) Sonstige
Indirekte Folgekosten z.B.: verringerte Verdunstung aus Güllelagern mit schwimmenden Abde-
ckungen erhöht das auszubringende Volumen
Indirekte Kostenersparnis z.B.: NH3-Emissionsminderung erhöht den N-Gehalt wirtschaftseigener
Dünger und verringert somit die Mineraldüngerkosten
3.4 Ammoniak-Emissionsminderung
Die Minderung von Ammoniakemissionen wird als Differenz der Emission des Verfahrens ohne Minde-
rungsmaßnahme (Referenzsystem) und des Verfahrens mit verringerter Emission bestimmt. Für die
Emission des Referenzsystems werden Emissionsfaktoren aus der Nationalen Emissions-
Berichterstattung verwendet (HAENEL et al., 2010) oder aus der Literatur abgeleitet. Soweit möglich wer-
den nicht absolute, sondern relative Emissionsfaktoren verwendet, die auf den Gehalt an NH4-N und/oder
die emittierende Oberfläche bezogen sind (Tabelle 3). Bei Verwendung relativer Emissionsfaktoren kön-
nen Änderungen der Bezugsgrößen (z. B. N-Fluss, Oberfläche) in den Berechnungen abgebildet werden.
Die Minderung der Emissionen durch eine Maßnahme wird anteilig oder durch einen eigenen Emissions-
faktor bezogen auf die Referenzemission angegeben.UBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 10
Tabelle 3: NH3-Emissionsfaktoren für Referenzverfahren
Emissions-
Einheit Anwendungsbereich Quelle; Bemerkungen
faktor
3 kg NH3-N/(TP • a) Schweinemast, zwangsbelüfte- DÖHLER et al., 2002; EURICH-MENDEN
ter Stall mit Vollspaltenboden et al., 2011
2
16 g NH3-N/(m • a) Schweinegülle im offenen La- entspricht 15 % des NH4-N (Emissi-
ger ohne natürliche Schwimm- onsinventar, Haenel et al., 2010) für
decke einen Rundbehälter von 1000 m³.
2
3,3 g NH3-N/(m • a) Rindergülle im offenen Lager entspricht 15 % des NH4-N (Emissi-
mit natürlicher Schwimmdecke onsinventar, Haenel, 2010) für einen
Rundbehälter von 1000 m³, inkl. 70 %
Minderung durch natürliche Schwimm-
decke und zweimaligem Aufrühren je
Jahr
25 % des NH4-N Schweinegülle, breitwürfige Frühjahr, 15 °C, (DÖHLER et al., 2002)
Ausbringung
50 % des NH4-N Rindergülle, breitwürfige Aus- Frühjahr, 15 °C, (DÖHLER et al., 2002)
bringung
11,5 % des Harnstoff-N Harnstoffdüngung, Ackerland HAENEL et al., 2010
4 Minderungskosten: Fütterung
Die wirksamste Minderungsmaßnahme für Ammoniak im Bereich der Mastschweinehaltung ist eine redu-
zierte Stickstoffaufnahme über das Futter, da sowohl die Gesamtstickstoffausscheidungen als auch die
Ammoniakemissionen damit deutlich herabgesetzt werden können. Dabei besteht ein linearer Zusam-
menhang zwischen dem Rohproteingehalt im Futter und der Höhe der Stickstoffausscheidungen und der
Ammoniakemissionen. Eine Reduzierung der Stickstoffaufnahme um einen Prozentpunkt senkt die Stick-
stoffausscheidung bei Mastschweinen um 10 % und die Ammoniakemissionen sinken um 10 bis 13 %
(AARNINK et al., 2003; CANH et al., 1998). In der Phasenfütterung kann durch verschiedene Futterrationen
mit bedarfsgerechten Rohproteingehalt und Aminosäurezusammensetzung (N-angepasste Phasenfütte-
rung) eine reduzierte Stickstoffaufnahme erreicht werden. Da bei einer proteinreduzierten Fütterung limi-
tierende Aminosäuren nicht in bedarfsgerechter Menge im Futterprotein enthalten sind, müssen diese er-
gänzend, in der Regel über das Mineralfutter, zugeführt werden.
Die Verfahren in der Fütterung können sich in der Praxis stark voneinander unterscheiden. Die
entwickelte Berechnungsmethodik wird hier auf eine Auswahl von Verfahren angewandt, die nicht
den Anspruch hat, für die deutschen Verhältnisse repräsentativ zu sein. Hierzu bedarf es weiterer
Berechnungen mit variierten Annahmen, sowie eine Verifizierung von Annahmen und Ergebnissen
durch Erhebungen in der Praxis.
Laut UNECE Guidance Document wird das Referenzsystem für die Fütterung häufig nicht klar dokumen-
tiert und es gibt große Variationen zwischen den Ländern. Abhängig von der Höhe des Rohproteingehalts
der Referenz ist laut Guidance Document jedoch eine Reduzierung des Rohproteingehalts um 2 bis 3 %
möglich. Um eine Unterversorgung mit essentiellen Aminosäuren und damit Leistungseinbußen (Wachs-
tum, Fleischqualität und -beschaffenheit) am Anfang der Mast zu verhindern, sind jedoch höhere
Aminosäurezulagen notwendig. Für die Berechnungen der Minderungskosten wurden daher zwei Refe-
renzen zum Vergleich herangezogen:
• Referenz 1: Einphasenfütterung mit konventionellem Futtermittel (19 % Rohproteingehalt)
• Referenz 2: Einphasenfütterung mit N-angepasstem Futtermittel (17,5 % Rohproteingehalt, hohe
Aminosäurezulagen)UBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 11
Die Einphasenmast verliert in Deutschland immer mehr an Bedeutung, während die Zwei- oder Dreipha-
senmast mittlerweile Stand der Technik bei Neubauten ist und immer größere Verbreitung findet (R.
W INTERSPERGER, AELF Coburg; M. W EGENAST, Beratungsdienst Schweinehaltung und Schweinezucht
e.V., Sigmaringen/Boxberg, mündliche Mitteilungen 2011). Für die Berechnungen der Minderungskosten
für Ammoniakemissionen wurden insgesamt drei Verfahren berücksichtigt:
• Zweiphasenfütterung mit einer Anpassung des Rohproteingehalts von 17,5 % (Anfangsmast) auf
15 % (Endmast) ab 70 kg Lebendgewicht, hohe Aminosäurezulagen
• Dreiphasenfütterung mit einer Anpassung des Rohproteingehalts von 17,5 % (Anfangsmast 30-50 kg
Lebendgewicht) auf 16 % (Mittelmast 50-90 kg Lebendgewicht) und 15 % (Endmast 90 kg Lebendge-
wicht bis Mastende), alle hohe Aminosäurezulagen
• Multiphasenfütterung mit hohen Aminosäurezulagen (Anpassung des Rohproteingehalts von 17,5 %
auf 14 % in 10-kg-Schritten).
Die Annahmen zur Zweiphasenfütterung entsprechen den Fütterungsempfehlungen in Bayern und decken
sich ungefähr mit den Rohproteingehalten im RAM Futter, das in Niedersachsen eingesetzt wird.
Die zugrunde gelegten Futtermischungen basieren in unterschiedlichen Anteilen auf Weizen und Gerste,
als Eiweißträger wurde HP-Sojaextraktionsschrot und als Staubbinder 1 % Sojaöl angenommen. Die
Aminosäurezulagen erfolgen über die Mineralfutter, bei den Berechnungen wurde für die konventionelle
Einphasenmast ein Mineralfutter mit 6 % Lysin und 1,5 % Methionin und für alle weiteren Fütterungsvari-
anten ein Mineralfutter mit 10 % Lysin, 1,5 % Methionin und 2 % Threonin zugrunde gelegt. Mineralfutter
ohne Aminosäurezulagen wird in Deutschland nicht mehr handelsüblich vertrieben.
Die Berechnungen wurden exemplarisch für unterschiedliche Stallgrößen (517, 960 und 1920 Tierplätze)
nach dem KTBL-Standard BAUKOST Version 2.7 (2010) durchgeführt. Es wurden zwangsgelüftete Ställe
mit voll perforierten Böden angenommen, die Emissionen aus dieser Haltungsform werden mit 0,3 kg
NH3-N je kg N, also 30 %, angegeben (HAENEL et al., 2010). Die Ermittlung des Wachstumsverlaufs, des
Energie- und Rohproteinbedarfs erfolgte beispielhaft für Tiere mit mittleren Leistungsniveau (800 g Ta-
geszunahmen) nach Algorithmen der Gesellschaft für Ernährungswissenschaften (GFE, 2006). Es wurde
ein Stickstoffflussmodell entwickelt, mit dem basierend auf Rohproteininput, Rohproteinretention und
Rohproteinausscheidungen der Stickstoffinput, die Retention von Stickstoff und die Gesamtausscheidun-
gen an Stickstoff sowie die Stickstoffausscheidungen im Harn und Kot berechnet wurden.
Der Mastbeginn wurde mit 30 kg Lebendmasse angenommen. Bei durchschnittlich 800 g Tageszunahmen
ist das Mastende mit 118 kg Lebendmasse nach einer durchschnittlichen Mastdauer von 112 Tagen er-
reicht; es wurde von 2,5 Mastdurchgängen je Jahr ausgegangen.
4.1 Technische Beschreibung der Verfahren
Exemplarisch für die Vielfalt der möglichen Futtertechniken wird hier eine Auswahl an Verfahren darge-
stellt, auf die das Berechungsmodell angewendet wurde.
Fütterungsanlagen für Trockenfutter bestehen aus Futtersilo, Mischstation (nur Multiphasenfütterung),
Futterleitung, Futterautomat und Fütterungscomputer. Das Futtermittel wird entweder direkt unter dem
Futtersilo in den Futterannahmetrichter gefüllt oder über Zufuhrschnecken zum Annahmetrichter transpor-
tiert. Die Steuerung erfolgt über Handschaltung oder per Zeitschaltuhr. Über die Futterleitung läuft die Fut-
termischung mithilfe von Kettenförderern zu den Einlassventilen im Stall und in die Futterautomaten
(Rohrbreiautomaten).
Einphasenfütterung (Referenzen)
Bei der Einphasenfütterung wird nur ein Futtermittel über die gesamte Mastdauer eingesetzt. Beim Start
der Anlage beginnt die Antriebsstation mit dem Ziehen der Förderkette in der Futterleitung. GleichzeitigUBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 12
wird über eine Spirale das Futtermittel aus dem Silo und dem Aufnahmetrichter in die Futterleitung geför-
dert und in den Stall transportiert. Am Futterautomaten wird das Futter ausdosiert. Sobald der letzte Fut-
terautomat gefüllt wurde, wird die Förderkette über einen Endabschalter gestoppt und das Restfutter ver-
bleibt bis zur nächsten Fütterung in der Futterleitung (Abbildung 1). Arbeitstechnisch bringt dieses Verfah-
ren Vorteile, ist aber gleichzeitig mit Hinblick auf Futterkosten und Bedarfsabdeckung nicht optimal.
Futterauomat
Umlenkecke
Abbildung 1: Schema des Futtertransports bei der Einphasenfütterung
Mehr- und Multiphasenfütterung
Eine bedarfsgerechte Fütterung der Mastschweine in verschiedenen Gewichtsabschnitten ist durch eine
Mehr- bzw. Multiphasenfütterung möglich. Es erfolgt eine Unterteilung der Mast in verschiedene Mastab-
schnitte (Phasen), in denen an den jeweiligen Bedarf der Tiere angepasste Futtermischungen eingesetzt
werden. Durch unterschiedliche Futtermischungen sind zusätzliche Futtersilos zur Lagerung notwendig.
Bei der Mehrphasenfütterung wird zwischen zwei Anlagenvarianten unterschieden. Bei einfacher aufge-
bauten Anlagen werden mehrere Futtermischungen nacheinander mit Hilfe eines motorgetriebenen Ein-
lauftrichters in einen einzigen Kreislauf ausgetragen. Das Futter wird über elektrisch gesteuerte
Übergabeventile in die Futterleitung gegeben, die das entsprechende Abteil versorgt. Ist der letzte Futter-
automat gefüllt, wird das restliche Futter aus der Futterleitung zurück in das entsprechende Futtersilo
transportiert, bevor die nächste Futtermischung in den Kreislauf gegeben wird. Auf diese Weise werden
die Mastschweine abteilweise mit einem optimierten Futtermittel versorgt (Abbildung 2). Etwas aufwändi-
ger ist die Phasenfütterung über zwei oder drei getrennte Kreisläufe, mit dem ein Verschleppen von Rück-
ständen (z.B. Antibiotika) vermieden wird. Da diese Form der Phasenfütterung in Deutschland weitaus
stärker verbreitet ist als die Phasenfütterung über denselben Futterkreislauf (SCHULTE-SUTRUM, 2010),
wurde mit dieser Variante gerechnet.UBA-Vorhaben FKZ 312 01 287: Endbericht Seite 13
Futterauomat
Umlenkecke
Übergabeventil
Abbildung 2: Schema des Futtertransportes bei der Mehrphasenfütterung
Unter Multiphasenfütterung versteht man eine Fütterung, mit der es im Prinzip möglich ist, sehr viele ver-
schiedene Futtermischungen zusammenzustellen und jeweils an einem einzigen Futterautomaten zu ver-
abreichen. Bei der Multiphasenfütterung werden die in den Silos gelagerten Einzelkomponenten oder Fut-
tervormischungen über Zufuhrschnecken in vorprogrammierten Mengenverhältnissen in einen Mischbe-
hälter transportiert und für jeweils einen Futterautomaten gemischt. Für jedes Silo muss eine Zufuhr-
schnecke vorhanden sein. Der Mischvorgang ist computergesteuert. Nach dem Mischvorgang wird das
Futter über eine Spirale vom Einlauftrichter zur Futterleitung und dort mit Hilfe einer Förderkette zu den
Futterautomaten befördert. Die Dosierung der Futtermischung in den Futterautomaten erfolgt ebenfalls
computergesteuert über automatische Ventile. Der Füllstand der Futterautomaten kann über einen Sensor
ermittelt werden. Noch während des Transports einer Futtermischung zum Futterautomaten wird der
nächste Mischvorgang im Mischbehälter gestartet. Nach dem Befüllen des letzten Futterautomaten schal-
tet sich die Fütterungsanlage automatisch über einen Endabschalter ab (Abbildung 3).Sie können auch lesen
